JPS58132289A - 吸音材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、内燃機関用排気消音装置などのようにター
ルやすすを同伴する排ガス路中に介在される吸音材に関
するものである。

一般に、吸音材としてはその用途や使用条件に応じてグ
ラスウール、ロックウール、セラミックあるいは金ｍ＊
の多孔質基材のはか、有機質系基材などが使用されてい
る。これらのうち−内燃機関用排気消音装置におけるよ
うな高温条件下では、グラスウール、ロックウール、セ
ラミックおよび金１４！ｉｌの多孔質基材が用いられる
。しかし、これらのものをそのまま吸音材として用いた
場合には、内燃機関の運転時に・ガソリンなどの燃焼残
渣であるタールやすすがその表面に付着したり、内部へ
侵入して目詰まりを生じさせるため、比較的短期間で吸
音性能の低下をきたして排ｉ騒音が激化する。加えて、
排気ガスに接触する吸音材表面の粗度が大きいために、
吸音材表面に沿って流れる排気ガス流の流れ抵抗が大き
くなり、それが内燃機関の背圧上昇を招いて内燃機関の
効率１ｋｉ下させる要因となっていた。さらに、従来の
吸音材が具備している低周波帯域での吸音特性は、高周
波帯域Ｃのものに比べて急激に１ｌｔＦしたものである
ため、低周波帯域での消音能力が重視される内燃機関用
排気消音装置用としては満足のいくものではなかった。

そこＣ１この出願の発明者らは、上記した＃ｉ櫨の不都
合のない吸音材を得るために、檎々調査の結果、多孔質
基材の表面に薄＃を形成することが吸音性能の低下防止
および内燃機関の効率の低下防止と酸層波帯域での吸音
芳性の改善に有効であり、加えて、その薄膜上にある種
の触媒を含有する結合剤層を形成させておくことが、ざ
らにその効果を助長させることを見出し、その結果−こ
の発明を完成させるに至った。

すなわち、この発明は、多孔質基材の表面に形成された
薄膜上に低温酸化触媒を含有する耐熱性結合剤層を形成
したものである。

この発明において使用することができる多孔質基材とし
ては、発泡金属、焼結金４、金属繊維あるいは無機繊維
強化金属などの市販汎用材料があり、それらの材質とし
てＭｉ、Ｏｕ、Ｍｉ−Ｏｒ、１拳−Ｏｒ。

Ｆ　＠　−Ｍ　ｉ　−Ｏｒ　、　Ｆ　＠　−Ｏｒ−ムｌ
、ＭＬ−ＩＦ＠−０ｒ−人１　などの合金のほか、グラ
スウールやロックウールなどを用いることもできるが、
内燃機関用排気消音装置には、その排気ガス４１ｍ１ｍ
（４００〜８００′″０）や運転中に発生する振動など
を考慮すれば、耐衝撃性があり、かつ、高温に耐える金
４系のものを用いることが１ましい。

この発明では、１掲した多孔質基材の表面に薄膜が形成
されるが、その形成面は、排気ガスが襞触する表面であ
る。そして、その形成方法としては、多孔質基材上に薄
膜素材を重合させて加熱溶着させる場合のほか、両者を
加圧した状態で加熱圧着させる方法、多孔質基材が金属
材料である場合にはグラインダなどを用いてその表面を
摩潰して基材と一体の膜を形成させる方法、さらには・
多孔質基材表面に耐熱塗料をスプレー法などによって塗
着する方法がある。また、薄膜の材料は、１掲した多孔
質基材の構成材料のほかに、耐熱性塗料の材料となる結
合材としてのほうろう、ガラス質フリット−アルカリ金
属ケイ酸塩、コロイダルシリカ、コロイダルアルミナ、
金属、リン酸塩、セメント類、シリコン樹脂（フェス）
、ケイ酸すＦリウム、アルミニウムホスフェート、メチ
ルフェニルシリコン、リン酸フリット、カルシウムホス
フェート、アルミニウム粉入り水ガラスなど、および添
加剤としてのアルミナ、ベントナイト、水、ナイ石１１
化カルシウム、炭酸カルシウム、有橋ベントナイト、炭
酸マグネシウム、シンナー、マグネシウムナイ＃ｊＪ［
（タルク）などである。

このように、多孔質基材上に薄Ｓｔ−形成すれば一排気
ガスに同伴されるタールやすすなどの燃料残渣が多孔質
基材中に侵入して目詰まりを起こすことが完全に防止さ
れるが、その一方で、多孔質基材への吸音率も低下する
。しかし、この吸音率の低下は、薄膜の厚さなどの調整
によプ、薄膜と多孔質基材の空孔などで形成される機械
−音響インピーダンス系の１有値を高吸音率が望まれる
低層波帯域に設定することによ〕、内燃機関用排気消音
装置に用いる吸音材としては有利に作用することになる
。異体的な適当な膜厚は、上述の加熱溶着、加熱圧着お
よび摩潰の各方法による場合は一５０声飄以下の範゛囲
でＳ整し、また、塗着法による場合は、２５０声謙以下
の範囲で調整すれば良いことが判明している。

つぎに゛、低温酸化触媒としては、Ｍｎ０１　、（ｊｕ
ｏ。

１１０．０００，０ＪＯ４，０ｒｌＯ１，１＠鵞０＠　
　　、ムｇｌｏ、！ｉａｏ、ＦｂＯその池の金属酸化物
や、ＭｎＦｅ２Ｏ４，１Ｉｉｏｒ１０４　。

ＭＩＩＯｒ１０４　、　Ｏｕｏ　ｒ１０４その他の複合
金ａｍ化物や、？ｔ、Ｐａ、Ｒｈ４１ｍ、ムｇその他の
貴会４単体などを、　　′単味で、または混合して使用
することができる。

これらの低温酸化触媒は、いずれも−排気ガス温度であ
る４００〜８００′″０の温度で活性化されるものであ
って、タールやすすなどの燃焼残渣を、本来のその燃焼
温度よりも低温領域で酸化分１（表面燃焼）させる作用
を呈する。そのため、これらの粒子層を薄膜上に形成さ
せておくと、排気ガスに同伴したタールやすすが付着後
、速やかに酸化分解されて排気ガス流とともに揮散され
る。したがって、薄膜や多孔質基材が金属材料で構成さ
れている場合であっても、それらが早期に高１ｊＡｍ化
されることから保−される。

つぎに、この発明の代表的な実施例を説明する。

実施例 多孔質基材として発泡金ＪＩ４（商品名：セルメット、
ｍｌ−Ｏｒ躯、厚ざ５■）を用い、この金属多孔質基材
の表面（片面）に、厚さ５戸ｍのＮｉ−０ｒａｌｌを載
置し、これを電気加熱大戸に入れ、アルゴンガス雰囲気
で約ｉ、　６ｏ　ｏ”ａに加熱して両者を溶着接合した
。つぎに、低温酸化触媒として二酸化マンガンを使用し
た下記組成の混練物を、上記Ｎｉ−０ｒ膜上にスプレー
法にて均一塗布した。塗布後、これｔ　８０”Ｏで６０
分間乾燥し、つづいて５５０°０で６０分間焼成して硬
化させた。

組成例 低温酸化触媒二二酸化マンガン　　５０重量部こうして
得られた吸音材の断面層を光学顕微鏡で観察し、その結
果を第１図に示した。ｒ１４中、（１）は金属多孔質基
材の骨格、（２）は空孔、（３）は溶着した薄膜・（４
）は低温酸化触媒層をそれぞれ示す。

つぎに、上記発泡金属多孔質基材のみ（従来品）、上記
発泡全編多孔質基材表面に上記薄ＰＡを溶着形成させた
もの（比較量）および上記実施例によって得られたもの
（発明品）との各種の性能比較試験を行なった。

耐食性能試験 磁気９コｔを用い、二酸化いおう５ｐｐｍを含有する一
５４００〜ｓ　ｏ　ｏ”ｏの空気中に７２時間放置した
場合の腐食による重量変化率を調査したものである。

第２図にその結果を示し、ムは発明品、Ｂは比較量およ
び０は従来品の各特性曲線を示す、これから明らかなよ
うに、発明品は内燃機関の排気消廿装ｄと同一温度条件
である４００〜ａｏｏ’ｏｔ’。

加えて二酸化いおりを含む腐食性雰囲気中においても腐
食がほとんど進行せず、良好な耐食性を発揮する。これ
に対して、従来品と比較量とは腐食による重量変化が著
しく、目視観察では表面に黄緑色の生成物の付着がみら
れた。

これは、薄膜表面の低温酸化触媒層が薄膜および多孔質
基材に対する保護層として作用するためであると考えら
れる。

吸音性能試験 を内法（ｙ工８ム１４０５）によって４１屑の周波数で
の垂直入射吸音率ｔ−測測定、その結果を第６図に示し
た。ム１は発明品−Ｂ１は比較量、０．は従来品の各特
性曲＠を示す、これから明らかなように、発明品は調高
周波特性および低周波特性がともに比較量よりも優れて
おシ、とくに従来品と比較すればその低周波特性は着し
く良好なものになっている。

これは、空孔径が比較的大きな金属多孔質基材の場合、
その表面に適当な厚さの薄膜を形成させることにより、
薄膜と多孔質基材の空孔などによって形成される機械−
音響インピーダンス系の固有値が低周波数領域に設定さ
れるため、低周波領域の吸音特性が向上するものと考え
られる。また・上記薄膜−上に低温酸化触媒層が形成さ
れている場合は、この触媒層自体が多孔質であるため、
全周波教頭域でのｖ＆ｄ特性が向上するものと考えられ
る。

吸音特性維持試験 上記三種の吸音材ｔ−筒面状成形し、市販の国産乗用車
（排気量１．８００　ｏｏ）の排気消音装置内に同一の
形態で組込み、約１万一の実走行後、Ｊ工ＳＤ　１６１
６によって消音性能を測定し、実走行前の初期値と比較
した。その結果を第４図に示す、Ａ、。

Ｂ、および０雪はそれぞれ発明品、比較量および従来品
の初期特性曲線、また、１．１３および０はそれぞれ発
明品、比較量および従来品の実走行後の特性曲４Ｉを示
す。

これから明らかなように・発明品は、初期消音性能が良
好であることはもちろん、１万一の実走行ａもほとんど
初期消音性能が低下していないのに対し、従来品は、初
期消音性能が発明品の実走行後の消音性能よりも劣り、
また、１万一の実走行後にはすべての測定周波数帯にお
いて消音性能が著しく吐下している。また比較量は、初
期消音性能と実走行後の消音性能とに著しい差は見られ
ないものの、やは　リ、発明品に比べると消音性能に劣
っている。また、消音性能測定後に、前王者の吸音材を
取り出して目視ｌｌ！祭を行なったところ、発明品は、
初期状態とほぼ同様の清浄な外観を保つでいたが、従来
品は、その表面全体に黒色のタール状ないしすす状の燃
料燃焼残渣ならびにＲ緑色の腐食生成物が多量に付着し
て目ｔ３ｔり全編こしていた。一方、比較品は、従来品
はどではないが、その表面の薄膜層に薄くタール状ない
しすす状の燃料燃焼残渣が付着していた。しかし、この
燃焼残渣は薄膜上に付着しているのみで、基材内部への
侵入はなかった。

上記のように、発明品が吸音特性および実走行後の外観
に優れるのは、発明品では、多孔質基材表面の薄膜上に
形成されている低温醸化触媒粒子が排気ガス温度によっ
て活性化されるため、タールやすすなどの燃焼残渣ｔ−
実際にそれが燃え去ってしまうよ如も低温で自動的に酸
化分解（表面燃焼）シ、浄化除去してしまったこと、な
らびに、薄膜によって燃焼残渣の多孔質基材中への侵入
が阻止されたことの相乗効果によるものと思われる。

以上の説明から明らかなように、この発明によれば、吸
音性、耐食性およびｍ械的強噴などに優れた吸音材を容
易かつ安価にＩＩＩａすることができ易であるので、自
ｍ＊の排気消音装置や工場設備におけるダクトなどに使
用される吸音材として、それぞれ経済上および性能面か
らして好適なもの会得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は吸音材の拡大断面図、第２図〜第４図は各種の
吸音性能をあられした特性図である。 （１）・・・骨格、（２）・・・空孔、（８）・・・薄
膜、（４）・・・低濡醗化触媒。 代理人葛野信−（外１名） 第２図 遥・ｔ　　Ｃ’Ｃ） 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）多孔質基材の表面に形成さ九た薄膜上に、低温酸
   化触媒を含有する耐熱性結合剤層を形成してなる吸音材
   。 （２）多孔質基材と薄膜とが同質金属である特許請求の
   範囲第１項ｔｉ３威の吸音材。 （８）薄膜が２５０μ重　以下の厚さを有する耐熱塗料
   からなる特許請求の範囲第１項記載の吸音材。